建構項目體系，涵育工程思維
——小學科學教學中工程思維培養的項目化內容體系的建構探微

江蘇省南通市通州區通州小學 莊周建

工程思維，顧名思義是工程活動中的一種思維，是人們在進行造物塑形的工程研究和實踐活動中的一種獨特思維方式，工程思維與科學思維、技術思維等密切關聯。工程思維能力是一種必備的關鍵能力，是科學核心素養的重要構成。小學科學作為一門基礎性、實踐性、綜合性課程，是培養學生工程思維的重要載體，該課程中的技術與工程領域是工程思維教學的重要內容。我在小學科學教學中關注工程思維，挖掘項目內容，建構項目體系，立足項目學習，涵育工程思維，提升學生解決各種復雜問題和應對挑戰的能力，促進學生科學綜合素養的提升。我從以下四個維度談談小學科學教學中工程思維培養的項目化內容體系的建構。

一、工程思維培養的項目化內容特征要求

工程是一個系統概念，以科學與技術為基礎，以產品制造為標志。工程思維是一種系統思維，具有科學性、邏輯性、藝術性、集成性、創造性、最優化等特征，強調規律性和目的性的統一系統性。俗話說得好：“巧婦難為無米之炊。”工程思維是在造物實踐過程中形成的，其培養離不開工程項目化內容，開發項目資源是工程思維培養的前提。基于工程思維的教學資源應當項目化，立足于一個完整的工程項目，以一件較完整的作品為載體，形成于每一個活動環節。

不是任何科學內容都可以作為工程思維教學的項目，依據工程思維的性質與特征，指向工程思維培養的項目化內容應具有以下特征要求：實踐性、綜合性、自主性、開放性等。項目主題與真實世界緊密聯系，學生親歷實踐體驗過程；項目資源具有學科跨界性，如融入工程、技術、數學、藝術等學科知識，學生綜合運用多元能力解決問題；項目內容能充分調動學生自主性，學生在教師的引導下展開自主探究學習；項目化內容具有開放性，有利于開放學習時空，引發學生選擇多樣性方式、方法去學習，有助于支撐學生的多元展示與評價。

二、工程思維培養的項目化內容開發原則

指向工程思維培養的項目化內容的開發應堅持以下四大原則。

1.目標性原則。工程思維培養的項目化內容開發的第一原則，項目化內容開發應落實科學與工程的共同目標，目標指向著眼于工程思維與科學思維的有機融合，幫助學生理解和體會工程對個人與社會的意義，讓學生獲得親身參與工程實踐活動的經驗，提高學生運用綜合知識解決復雜問題的實踐能力、創新能力。

2.生活性原則。生活是科學的源泉，生活中處處有科學。工程思維培養的項目化內容開發應堅持生活性原則，結合學生生活實際，從生活中尋找問題，選取真實的素材，開發出工程研究的項目主題，作為培養學生工程思維的重要內容，同時在生活實踐中開展工程實踐活動，運用工程思維等多元智能解決生活實際問題，以將工程思維內化于心，外化于行。

3.興趣性原則。“對所學知識內容的興趣可能成為學習動機。”“興趣是最好的老師。”項目化內容開發應立足學生的興趣點，挖掘學生喜歡的主題作為學習內容，以趣味性方式激發學生的情趣，調動學生好奇心與求知欲，提高學生探究驅動力，以誘發學生思考，激活學生實踐。

4.系統性原則。工程思維是系統完整的過程，從明確項目任務后，經歷了設計方案、制作建模、測試評估、技術優化等過程，其中，設計與建造是工程思維培養的核心。工程思維培養的項目化內容開發也應具有系統性，不能零散碎化，要統整建構，前后貫穿，有機聯系，形成系統完整的框架體系。

三、工程思維培養的項目化內容開發路徑

小學科學教學中工程思維培養的項目化內容兼具科學性與工程性特點，在開發項目化內容時，我們應緊扣學科課程目標，開辟多元路徑，豐富內容資源，我在開發工程思維培養的項目化內容時，主要采用教材重組與生活提煉兩大途徑。

1.梳理科學教材，精選項目化內容。小學科學是一門綜合性課程，綜合呈現科學知識和方法，強調多元領域的聯系與滲透，其中不乏一些工程學科類知識內容，是開展工程思維培養的重要素材，我們可以關注并利用這些現成內容，開發出一些工程教學主題的項目，實現科學與工程的融合，有針對性地進行工程思維教學。我把小學階段的所有科學教材進行認真梳理，精心選擇工程領域的內容，將其進行重組統整，開發設計出一系列項目化內容，作為工程思維培養的教學資源。如，結合《搭支架》，開發設計了《火箭發射塔》項目化內容。

2.挖掘生活素材，創編項目化內容。“創新就是創造一種資源。”小學科學中開展工程思維培養作為一種教學創新，重要的是要創造，創造出科學的教學內容、教學模式、教學方法等，其中，教學資源是重點，若不能創造出適切的項目化內容，教學活動就無法開展。“模仿容易，創造難。”生活是創造的源泉，為此，我立足生活土壤，聯系學生身邊的現象與事例，挖掘生活素材，創編項目化內容。我拓寬項目化內容開發渠道，利用校園資源、校外資源以及網絡資源，自主研發設計出一些工程主題，組織學生開展豐富的工程實踐探究活動，充分涵養學生的工程思維。如，利用學校創客教室資源，創編了《3D 打印》《智能機器人》等項目化學習主題。

四、工程思維培養的項目化內容框架體系

小學科學教學中工程思維培養的項目化內容開發的宗旨是“為了學生、尊重學生”，不同年齡的學生具有不同的認知規律與學習特點，我在建構項目化內容體系時，基于學生立場，在不同年齡段設置不同的培養目標，開發不同的項目化內容。我依據學生特點按照學段來架構項目化內容，形成一個系統性框架體系。

低年級學段，我主要開發設計一些簡單的工程項目內容，引導學生初步接觸了解人工世界，了解周圍簡單科技產品的結構與功能，感知與領悟工程與技術產品對人類生活的影響；認識一些常見的工具，了解其功能與使用方法；能夠通過口述、畫圖等方式表達工程設計與想法；能夠使用簡單工具和身邊的材料完成一些小制作。基于以上目標，我在低年級段開發設計了《可愛的泥塑》《飛快的水輪》《神奇的紙杯》《磁鐵玩具》等一系列好玩有趣的指向工程思維培養的項目化內容。

中年級學生已經擁有基本的科學、工程知識，具有一定的動手操作能力，在工程領域的學習目標主要是認識一些富含制作技術、建筑技術等技術含量的產品；懂得改變產品制作方法和程序可以提高工作效率；知道工程設計的基本步驟；能夠評價設計并提出改進建議；懂得對產品進行簡單測試、調整、優化。我以上述目標為導向，在中年級學段開發建構了多組項目化內容，有《精妙的沙漏》《陽臺花園》《自制樂器》《我給小鳥來安家》《神勇傘降兵》等工程項目。

高年級學段學生無論是在思維水平還是實踐能力等方面，都獲得較好的發展，因此，高年級學生的科學思維與工程思維教學目標要求明顯提高。他們應知道一項工程由多個系統組成；不僅要懂得科技產品對人類的正面價值，還要知道對人類的負面影響；能利用文字、繪圖、攝像等方式表達自己的設想；能評估完成產品的可行性，預想到使用效果；能將自己的創意轉化為模型或實物；調查當地工程項目，了解其設計進程與功用，從經濟、社會、環境等維度作出評價，并提出改進和完善建議。基于上述目標要求，我開發出《火箭發射塔》《超級機械人》《新型橋梁》《未來的房屋》《3D 打印》等工程類項目化學習內容，這些內容主題鮮明，思維含量、技術含量高，將科學知識與工程知識有效對接，促進了學生工程思維的提升。